铅炭电池 循环效率
干货！储能技术的分类
干货！储能技术的分类21世纪是一个社会文明高速发展的时代，科技在这个时代取得了前所未有的长足进步。
从智能AI到寻常的万家灯火，现代城市的正常运转和人们的衣食住行都离不开能源的支持。
但传统能源日益枯竭，能源的紧缺和分布不均已然成为各个国家不得不面临的重要问题。
为应对气候变化，实现可持续发展，中国提出了3060双碳目标，可再生能源的蓬勃发展为我们实现3060 双碳目标提供了可能。
而推动可再生能源从替代能源成为主体能源离不开储能，储能是促进能源转型的关键技术。
储能，是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来，以便以后再需要时利用的技术。
现有的储能技术一般分为五种，即机械储能、电磁储能、电化学储能、热储能和化学储能。
每种不同的储能技术又包含更多不同的应用形式。
机械储能机械储能的应用形式为抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。
抽水蓄能是指在电网低谷时，将水从低位水库抽到高位水库储能，在电网峰荷时，将高水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电。
它的优点是规模大，能量储存集中，技术成熟；负荷响应速度快，调节能力好。
缺点主要是需要上池和下池；建造比较依赖地理条件，有一定的难度和局限性；与负荷中心有一定距离，需长距离输电。
抽水蓄能是最主要的储能方式，截至2020年底，抽水蓄能的累计装机规模最大，为31.79GW。
压缩空气储能是在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。
其优点有削峰填谷；可再生能源消纳；可作为紧急备用电源。
缺点是选择合适地点非常有限；需要燃气轮机配合；全过程效率低。
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。
其优点是运行寿命长；功率密度高；维护少、稳定性好；响应速度快（毫秒级）。
缺点是能量密度低，只可持续几秒到几分钟；自放电率高。
电池中添加活性炭 与 超级电容器
• 活性炭混入镍氢电池负极
（天津国泰之光研究院，2011年9月）
混入活性炭的效果： (+) 比功率提高 循环性改善 (--) 比能量减低——活性炭占了电极部分位置 可能增加电极析气量和调浆、涂佈难度
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电容型铅酸电池 ——“铅炭电池”
炭加到入铅酸电池的负极中
—
+
—
+
—
+
Pb PbO2
活
性
PbO2
炭
—
铅酸电池
+ 混合电容器
超级电池 UltraBattery
Pb 活 性 炭
PbO2
m & R.Louey J Power Sources
158(2006)1140
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二、电池添加活性炭的变种
电池的电极中混入活性炭 ——电容型电池
• 将活性炭混入铅酸电池负极 • 活性炭混入锂离子电池正极
磷酸
磷酸铁锂锂离子动力电容电池 ”
铁锂
石
正极：LiFePO4 –加活性炭 ； 负极：碳
+ 炭
墨
②朝阳 立塬新能源有限公司
2011年6月会议，2012年1月成果鉴定会
正极：LiFePO4 –加活性炭 ； 负极：碳
功率型： 78Wh/kg， 3000次衰减至65.8Wh/kg（84%） 2243W/kg；—20℃下，71.2Wh/kg；
活性 炭的 变种
铅酸锂离子 镍氢-
电池的电极 中加入部分 活性炭—— 电容型电池
铅+活性炭 石墨 AB5+活性炭
PbO2 锂盐+活性炭
NiO
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对混入电池的活性炭的要求
储能技术习题答案4
第4章习题答案4-1铅酸电池的原理是什么？请写出它的反应方程式。
解：传统铅酸电池的电极由铅及其氧化物制成，电解液采用硫酸溶液。
在充电状态下，铅酸电池的正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。
放电时，正极的一氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水，负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅；充电时，正极的硫酸铅转化为二氧化铅，负极的硫酸铅转化为铅。
铅酸电池反应如下。
正极：PbO2+3H'+HSO;+2e^PbSO4+2H2O负极：Pb+HSO；<=>PbSθ4+H,+2b总反应：Pbθ2÷Pb+2H2SO4<=>2PbSθ4+2H2O4-2请简述铅酸电池的工作方式。
解：铅酸电池主要有充电放电制和定期浮充制两种充电方式。
充电放电制是指铅酸电池组充电过程与放电过程分别进行的一种工作方式，即先用整流装置给铅酸电池组充满电后，再由铅酸电池的负载供电（放电），然后再充电、再放电的一种循环工作方式。
充电放电制主要用于移动型铅酸电池组。
例如，汽车摩托车启动用铅酸电池组、铅酸电池车辆用铅酸电池组等，当有两组相同型号的固定型铅酸电池组，一组工作, 而另一组备用时，一般也采用这种工作方式。
定期浮充制就是整流设备与铅酸电池组并联并定期轮流向负载供电的一种工作方式。
也就是说，由整流设备和铅酸电池组所构成的直流电源，部分时间由铅酸电池向负载供电；其他时间由整流设备浮充铅酸电池组供电，即整流设备在直接向负载供电的同时，还要向铅酸电池充电（浮充），以补充铅酸电池放电时所消耗的能量以及因局部放电所引起的容量损失。
4-3简述铅酸电池的充放电特性。
解：铅酸蓄电池充电曲线如下图所示，其内部反应如下：图4-17习题4-3示意图(1)在电池充入电量至70%~80%之前，利用整流器的限流特性维持充电电流不变，此 过程电池端电压几乎呈直线上升；(2)当电流的端电压上升至稳压点附近时，由于充电历程已到中后期，此时正极板上 PbSO4数量已不多，使交换电流密度随反应面积的变小而增大，所以电化学极化作用己经变 小，而电池内阻也明显减少。
炭铅混合物(3篇)
第1篇 一、炭铅混合物的制备 1. 制备方法 炭铅混合物的制备方法主要有以下几种： （1）化学气相沉积法（CVD）：通过在高温下将碳源和铅源气体在催化剂的作用下反应，生成炭铅混合物。
（2）溶胶-凝胶法：将碳源和铅源溶解在溶剂中，形成溶胶，经过凝胶化、干燥和烧结等过程制备炭铅混合物。
（3）粉末冶金法：将碳和铅粉末按一定比例混合，经过球磨、压制和烧结等过程制备炭铅混合物。
2. 制备工艺 （1）化学气相沉积法：将碳源和铅源气体在催化剂的作用下，在高温下反应，生成炭铅混合物。该方法的优点是制备工艺简单，产物纯度高，但设备投资较大。
（2）溶胶-凝胶法：将碳源和铅源溶解在溶剂中，形成溶胶，经过凝胶化、干燥和烧结等过程制备炭铅混合物。该方法的优点是制备工艺简单，产物纯度高，但制备周期较长。
（3）粉末冶金法：将碳和铅粉末按一定比例混合，经过球磨、压制和烧结等过程制备炭铅混合物。该方法的优点是制备工艺简单，成本低，但产物纯度相对较低。
二、炭铅混合物的性质 1. 物理性质 炭铅混合物的物理性质主要包括密度、硬度、导电性、导热性等。炭铅混合物的密度和硬度取决于碳和铅的摩尔比以及制备工艺。导电性和导热性则与碳的含量和分布密切相关。
2. 化学性质 炭铅混合物的化学性质主要包括氧化还原性、酸碱性、稳定性等。炭铅混合物具有良好的氧化还原性，可以与氧气、酸、碱等物质发生反应。此外，炭铅混合物在高温下具有较高的稳定性。 3. 电学性质 炭铅混合物的电学性质主要包括电阻率、电容率、介电损耗等。炭铅混合物的电阻率和电容率与其制备工艺和碳的含量密切相关。在电子领域，炭铅混合物可作为电容器、电感器等元件的材料。
三、炭铅混合物的应用 1. 能源领域 炭铅混合物在能源领域具有广泛的应用，如： （1）燃料电池：炭铅混合物可作为燃料电池的电极材料，提高电池的功率密度和能量效率。
（2）超级电容器：炭铅混合物可作为超级电容器的电极材料，提高电容器的能量密度和功率密度。
电化学储能技术分类和抽蓄性能对比
钴 酸 锂 材 料 （ LiCoO2 ） 的 理 论 容 量 为 274mAh/g ， 实 际 容 量 大 于
140mAh/g，开路电压为 3.7V。主要优点为充放电电压平稳，循环性能好。
主要缺点为：原材料较贵，抗过充电的锂离子电池，工艺成熟，市场占有率高。
电化学储能技术分类和抽蓄性能对比
电化学储能技术主要包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠系高 温电池和金属-空气电池等体系。电池的工作原理大致相同：从能量转化角 度看，电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，电池是氧 化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原 反应分别在两个电极上进行。 一、技术分类
国际上液流电池代表品种主要是 VRB 体系、Zn/Br2 体系和 PSB 体系。表
1-2 是几种大规模液流储能电池的特征参数。
表 1-2 几种液流储能电池的特征参数
System 开路电压 / V 比能量 / (Wh/kg)
VRB 1.4 25-35
Zn/Br2 1.83 25-35
PSB 1.54-1.61
熔融盐电池主要有钠硫电池（NAS）和钠/氯化镍电池（ZEBRA）两种。 （1）钠硫(NAS)电池是以 beta-Al2O3 为电解质和隔膜，并分别以 Na 和 S 为负极和正极的二次电池。NAS 电池的工作原理如图 1-5 所示，其充 放电过程是可逆的，且整个过程都由浓度扩散作用所控制。
图1-5 钠硫电池的工作原理图
图 1-1 铅酸电池的基本结构
铅酸电池的正、负两极活性物质在电池放电后都转化为硫酸铅(PbSO4)， 铅酸电池单体的额定电压为 2V。实际上，铅酸电池的开路电压与硫酸浓度 存在着密切关系，而与铅、二氧化铅以及硫酸铅的量无关。铅酸电池在充 电终止后，端电压很快下降至 2.3V 左右，放电终止电压为 1.7-1.8V，若在 继续放电，将影响电池寿命。铅酸电池的充电温度范围为-20℃~40℃，放电 温度范围-20℃~40℃，能量转换效率为 70-85%。
锂电池与铅酸电的比较
锂电池与铅酸电的比较一、锂离子电池“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。
20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。
由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。
所以，锂电池长期没有得到应用。
随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂离子电池具有如下的优点：比能量大；比功率高；自放电小；无记忆效应；循环特性好；可快速放电，且效率高；工作温度范围宽；无环境污染等。
目前采用锂离子蓄电池的有电动大巴、新能源汽车、电动自行车、后备电源、储能电源、便携式电源等等在市场上已经大面积应用了。
由于锂离子蓄电池是绿色蓄电池，不会因废弃造成二次污染，容易被政府环保部门接受，并且有较好的出口前景，目前虽然价格比较贵，但仍有较大降价空间。
我国政府也在积极引导市场，并对锂电池--磷酸铁锂电池应用在电动大巴、新能源汽车上国家给予补贴。
应用在储能方面的国家相关部门在作补贴政策的前期调研工作，预计近几年会出台补贴政策。
二、铅酸电池和锂电池性能对比三、锂电池作为一种高效、可循环使用的能量转换与储存方式的蓄电池，它已成为未来一系列高新技术产业发展中的重大需求。
目前，国内外已经把锂电池应用在多个领域，如新能源汽车、手机、通信基站、光伏电站以及太阳能路灯等。
并且锂电池随着技术的逐逐渐成熟，生产规模化，锂电池的售价也会降低，将来会应用于更多行业。
综合分析，我司建议后续在采购蓄电池时选用锂电池。
北京金源环宇电源科技有限公司 2016年12月26日。
主要电池材料的性能和用途介绍
主要电池材料的性能和用途介绍电池作为一种能够将化学能转化为电能的设备，已经成为了我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而其中最为重要的就是电池材料，这些材料的性能直接决定了电池的使用寿命、性能、成本和环境友好程度。
下面我们就来详细介绍一下主要的电池材料及其性能和用途。
一、铅酸蓄电池铅酸蓄电池是最早被广泛应用的蓄电池之一，其在汽车、UPS、太阳能电池组等领域应用广泛。
铅酸蓄电池主要由正板、负板、电解液和分隔板等组成。
其中正板和负板分别由PbO2和Pb构成，电解液为稀硫酸，分隔板则是纤维质材料。
这种电池的优点是成本低、能量密度较高、循环寿命长，但是其缺点也很明显，主要表现在以下几个方面：1. 重量大：铅酸蓄电池的容量和重量成正比，因此其重量相对较大。
2. 容易泄漏：电解液为稀硫酸，若电池容器密封性不好容易引起漏液现象。
3. 无规模化：生产过程中需要耗费大量人力和物力，无法实现规模化生产。
二、镉镍电池镉镍电池是一种能量密度较高的蓄电池，主要应用于手持式设备、电动车、高压设备等领域。
镉镍电池主要由正板、负板、电解液和分隔板等组成。
其中正板和负板分别由氢氧化镉和氢氧化镍构成，电解液为氢氧化钾溶液。
这种电池的优点是功率密度高、容量大、寿命长，但是其缺点也很明显，主要表现在以下几个方面：1. 有毒：镉是一种有毒物质，对环境和人体健康有一定的危害。
2. 快速自放电：置放一段时间后会快速自放电，因此需要经常充电以保持其使用效果。
3. 价格高：相对于其他蓄电池材料有着较高的价格，显得有些昂贵。
三、锂离子电池锂离子电池是目前应用最广泛的电池之一，其应用范围较为广泛，包括手机、笔记本电脑、电动车、储能系统等。
锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜等组成。
其中正极材料主要有三种：钴酸锂、三元材料和铁酸锂，负极材料则一般为炭、石墨或硅。
锂离子电池的优点是有着较高的能量密度、轻量化、循环稳定性好、快速充电等特点，而其缺点则包括易燃、安全性不高、容易老化、寿命有限等问题。
废铅酸蓄电池铅料特点和冶炼技术选择
废铅酸蓄电池铅料特点和冶炼技术选择在整个废铅酸蓄电池中约含有60%的铅。
纯铅料的物理组成一般数据为：铅连接板占13.8%，板栅占38.2%，填料占到48%。
板栅金属约含3%Sb和极少量的其他金属。
在总铅料中铅含量约87%。
在板栅上脱除下来的混合填料在生产中称为铅膏或铅泥，铅品位约70%～80%，其余为硫和氧。
板栅碎屑进入填料，会提高填料的铅含量。
填料的含硫品位约7%，总铅料的含硫量约为3.5%，铅炉熔炼，金属铅块、屑使用化铅锅低温熔化；以及在反射炉内先熔化铅膏，产出部分铅，再加入少量的还原剂和铁屑熔炼等等。
而鼓风炉直接熔炼铅料，虽可以减少铁屑用量，但要使用冶金焦炭，而且产出一定数量的铅冰铜；冲天炉冶炼更是频繁地开停炉，铅损失较多。
所以国内再生铅行业的生产技术仍处于落后、分散和环境污染比较严重的状态。
2. 氧化——还原熔炼法传统的铅精矿的冶炼方法是烧结——鼓风炉熔炼法，而硫化铅精矿直接熔炼法（氧化——还原熔炼）得到了迅速的发展，已有多种冶炼工艺用于生产，富氧在铅冶炼中也得到较为广泛的应用。
铅精矿直接熔炼过程一般分为氧化熔炼和还原熔炼。
氧化熔炼时产出含硫低（S<0.5%）的粗铅，约有40%～50%左右的铅进入粗铅，氧化渣含铅约45%～50%。
；还原熔炼时从渣中还原出金属铅，同时产出含铅低（Pb<2.5%）的炉渣。
硫化铅精矿经过氧化和还原两段熔炼过程，铅回收率一般为97%～99%。
氧化熔炼时烟气中SO2浓度15%～60%，硫利用率>99%。
废铅酸蓄电池的氧化——还原熔炼法有：反射炉——鼓风炉熔炼法和反射炉两段熔炼法，或者短窑与鼓风炉、反射炉等配合使用。
反射炉与鼓风炉熔炼法有报道称，美国17个厂家的主要熔炼设备中14个有反射炉，其中9个还建有鼓风炉。
这17个厂家中，有3个只有鼓风炉。
设备的年生产能力一般可达4万～7.5万吨；有的1台21.8m2反射炉年产铅4万吨；或只用1台0.92m2鼓风炉，年产铅1万吨以上。
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铅炭电池循环效率
铅炭电池是一种混合电池，组成部分包括铅酸电池和碳电池。
铅酸电池是一种传统的电池，由正极的铅过氧化物和负极的铅构成，电解液是硫酸。
铅酸电池的循环效率一般在70%左右。
碳电池是一种新型电池，由锌碳化合物正极和碳负极组成，电解液是碳酸钾。
碳电池的循环效率一般在80%以上。
铅炭电池的循环效率取决于铅酸电池和碳电池的工作状态和循环条件。
一般来说，铅炭电池的循环效率可以达到80%以上。
但是循环次数越多，其循环效率可能会下降。
总体而言，铅炭电池的循环效率相对较高，但与其他新型电池相比仍然存在一定差距。
因此，铅炭电池在一些应用中可能会逐渐被其他更高效的电池技术所替代。